Zhrnutie na Syntéza bielkovín (translácia)
Syntéza bielkovín (translácia): Krok za krokom pre študentov
Úvod
Proteosyntéza a translácia sú procesy, ktorými bunka prepisuje genetickú informáciu z mRNA do sekvencie aminokyselín, čím vzniká funkčná bielkovina. Tento materiál vysvetľuje mechanizmy iniciácie, elongácie a terminácie translácie, energetickú bilanciu a špecifický priebeh syntézy sekrečnýc h bielkovín na drsnom endoplazmatickom retikule (ER).
Definícia: Translácia je proces prekladu nukleotidovej sekvencie mRNA do poradia aminokyselín v polypeptidovom reťazci.
Hlavné fázy translácie
Iniciácia (stručne)
- Vznik iniciačného komplexu zahŕňa malé a veľké ribozomálne podjednotky, iniciačnú tRNA nesúcu metionín a mRNA.
- Proces vyžaduje GTP na zostavenie iniciačného komplexu a na „scanning“ môže byť spotrebované viac ATP.
Elongácia – krok za krokom
-
Na veľkej podjednotke ribozómu sú dve kľúčové miesta:
- A (akceptorové) – miesto pre prichádzajúcu aminoacyl-tRNA.
- P (peptidylové) – miesto, kde je viazaný rastúci peptid (na začiatku metionín).
-
Priebeh elongácie:
- Aminoacyl-tRNA prichádza v komplexe s GTP a elongačným faktorom EF1 do miesta A.
- Ak je antikodón komplementárny ku kodónu mRNA, tRNA sa naviaže; naviazanie vyžaduje hydrolýzu GTP.
- Ak nie je komplementárna, vymení ju iná aminoacyl-tRNA.
- Po naviazaní do A miesta nastane tvorba peptidovej väzby:
- V P mieste je tRNA s metionínom.
- Peptidyltransferáza (katalytická rRNA) prenesie Met z P miesta a vytvorí peptidovú väzbu s aminokyselinou na tRNA v A mieste.
- Tvorba peptidovej väzby priamo nevyžaduje ATP ani GTP, pretože sa využíva energia uložená v aminoacyl-tRNA pri jeho aktivácii aminoacyl-tRNA syntetázou.
- Po reakcii: v A mieste je tRNA nesúca dipeptid, v P mieste zostane prázdna tRNA.
- Ribozóm sa posunie o 3 nukleotidy smerom k 3' koncu mRNA (translokácia):
- Posun vyžaduje hydrolýzu GTP a elongačný faktor EF2.
- Prázdna tRNA opustí P miesto a tRNA s rastúcim peptidom sa presunie z A do P.
- A miesto sa uvoľní pre ďalšiu aminoacyl-tRNA.
- Aminoacyl-tRNA prichádza v komplexe s GTP a elongačným faktorom EF1 do miesta A.
Definícia: Peptidyltransferáza je katalytická súčasť ribozómu (rRNA), ktorá vytvára peptidové väzby medzi aminokyselinami počas elongácie.
Terminácia
- STOP kodóny: UAA, UAG, UGA. Keď sa jeden z nich dostane do A miesta, translácia sa ukončí.
- Terminačný faktor (RF) rozpozná STOP kodón, katalyzuje uvoľnenie hotového polypeptidu a rozpad ribozómu na 40S a 60S podjednotky. Proces vyžaduje GTP.
- Ribozomálne podjednotky a ďalšie komponenty sa môžu recyklovať na ďalšiu transláciu.
Definícia: Terminačný faktor (RF) je proteín, ktorý rozpoznáva stop kodón v A mieste a uvoľní novovzniknutý polypeptid.
Energetická bilancia proteosyntézy
- Aktivácia každej aminokyseliny (viazanie na tRNA) spotrebuje 2 makroergické väzby: ATP → AMP (ekvivalent 2 vysokoe-nergetických väzieb).
- Iniciácia: spotreba 1 GTP pre vznik iniciačného komplexu + rôzny počet ATP pri „scanningu".
- Elongácia: pri pripojení každej aminokyseliny sa štiepia 2 GTP – jedno GTP pre naviazanie aminoacyl-tRNA a druhé pre translokáciu ribozómu.
- Terminácia: 1 GTP na oddelenie a disociáciu zložiek komplexu.
Syntéza sekrečných bielkovín na drsnom ER
- Proteíny určené pre intracelulárne použitie sa syntetizujú na voľných ribozómoch v cytoplazme.
- Sekrečné proteíny (exportované z bunky alebo vložené do membrány) sa syntetizujú na ribozómoch viazaných na drsnom ER a následne sa upravujú v lúmene ER a Golgiho aparáte.
Priebeh syntézy sekrečných bielkovín:
- Na začiatku sa vytvorí iniciačný komplex v cytoplazme a translácia začne.
- Úvodná časť peptidu obsahuje signálnu sekvenciu, ktorá určuje ďalší osud peptidu.
- Na signálnu sekvenciu sa viaže SRP (signal recognition particle) – nukleoproteín.
- SRP-ribozómový komplex sa viaže na receptor v ER membráne; ribozóm sa ukotví pomocou riboforínov.
- Ďalšia syntéza sa smeruje priamo do lúmenu ER.
- Vnútri ER enzým signal peptidáza odstráni signálnu sekvenciu.
Po ukončen
Zaregistruj sa pre celé zhrnutieUž máš účet? Prihlásiť sa
Proteosyntéza a translácia
Klíčová slova: Syntéza bielkovín, Proteosyntéza a translácia
Klíčové pojmy: Peptidyltransferáza na veľkej podjednotke katalyzuje tvorbu peptidových väzieb, Miesta ribozómu: A (akceptorové) pre incoming aminoacyl-tRNA, P (peptidylové) pre rastúci peptid, Naviazanie aminoacyl-tRNA do A vyžaduje GTP + EF1, Peptid sa vždy presúva z P na aminokyselinu v A pri tvorbe väzby, Translokácia ribozómu o 3 nukleotidy vyžaduje GTP + EF2, Stop kodóny UAA, UAG, UGA aktivujú terminačné faktory a rozklad ribozómu, Aktivácia AMK spotrebuje ATP → AMP; pri každej AMK sa štiepia 2 GTP počas elongácie, Sekrečné proteíny majú signálnu sekvenciu, viaže sa na ňu SRP a ribozóm sa ukotví na ER, Signal peptidáza odstráni signálnu sekvenciu v lúmene ER, Posttranslačné úpravy zahŕňajú glykozyláciu v ER a Golgi, Ribozómová rRNA je katalyticky aktívna (peptidyltransferáza)